摘要：丁家山铅锌矿近年来不断加大安全措施投入，致力于全面打造安全和谐矿山，安全避险六大系统建设就成为了重中之重。文章通过对安全避险六大系统中的监测监控及人员定位系统的原理、功能及建设情况的阐述，论证了该系统的实用性，明确了监测监控及人员定位系统在金属矿山生产中的重要意义。

关键词：安全避险；六大系统；监测监控；人员定位；丁家山铅锌矿 文献标识码：A

中图分类号：P618 文章编号：1009-2374（2016）28-0153-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.076

丁家山铅锌矿坐落于福建省尤溪县梅仙镇，自1996年建成投产以来先后形成了+160m至-30m的中段生产体系。近年来，全国范围内矿山事故频发，伤亡人数多、损失程度大、社会影响恶劣，安全生产问题一直备受社会关注。在此背景下国家推行了矿山安全避险六大系统建设政策，丁家山铅锌矿紧跟时代脉搏强抓安全建设，始终坚持将安全作为生产的第一要务，先后进行了两次六大系统建设，并在2014年对系统全面建设升级，真正做到安全矿山、数字矿山，其中监测监控及人员定位系统建设应用的现实意义最为突出。

1 监测监控系统

1.1 监测系统原理

矿井环境安全监测系统主要实现对井下风速、风压、一氧化碳、硫化氢等模拟量以及设备开停、风门、馈电等开关量的运转情况进行实时监测、分析和控制。

KJ101N型矿井环境安全监控系统采用先进的分布式处理模式，能够充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。系统建设为分层结构，具体组成如下：地面监控中心站及网络终端等是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通信等任务。网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据，监测信息可以在调度大屏上轮换显示。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式；地面监控中心主有工控机（主、备各1台）、报表打印机、UPS电源、避雷器等设备；系统监控地面中心站采用全网络化结构，便于实时监测信息、图像信息及文件共享。智能监控（传感）分站主要完成对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通信、所接传感器的集中供电等。各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器等设备是整个监测系统最前沿的终端设备，负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。

1.2 监测系统架构及设备布置

该系统由工控机和显示器、信息传输接口、线路避雷器、传输线缆、监控（传感）分站、各类传感器以及系统软件组成。

调度室内安装工控机2台（均安装KJ101N型安全监控系统软件，实现双机热备）、液晶显示器2台、KJ101N-J型矿用信息传输接口1台，并配备声光报警箱、报表打印機等设备。

+110m岔口安装KJ101N-F2型矿用监控（传感）分站1台[配KJ101-L型矿用线路避雷器（井下端）1台]，沿途合适位置安装风压传感器1台、风速传感器4台、开停传感器3台、CO传感器1台、H2S传感器1台。负责主斜井、总回风巷～+110m明斜井、+110m～+10m盲斜井、

+50m中段回风巷道的监测监控。

+10m中段安装KJ101N-F2型矿用监控（传感）分站1台，沿途合适位置安装风速传感器3台、开停传感器4台、CO传感器2台、H2S传感器2台。负责+10m采4、

+10m掘进、+50m中段进风巷道的监测监控。

-30m掘进和采1之间岔口安装KJ101N-F2型矿用监控（传感）分站1台，沿途合适位置安装风速传感器4台、开停传感器3台、CO传感器2台、H2S传感器2台。负责

-10m中段进风巷道、-10m中段回风巷道、-30m掘进外巷道的监测监控。与系统有关的所有通信电缆和供电电缆均采用标准矿用安标缆，接地引线采用揭西日产BVR双色多股软导线。

1.3 监测系统功能

系统的监测监控站设于调度室内，主机安装KJ101N型安全监控软件，备机安装KJ101N型安全监控软件（热备版）。系统运行时，2台工控机同时开机，通过KJ101N-J型矿用信息传输接口的2个RS232端口的支持，实现数据存储的双机热备份。

系统能够实时显示各个监测点的监测数据（包括风量、风压、开停、CO浓度、H2S浓度等），并可通过图表等形式显示历史监测数据。系统能够设置预警参数，通过加装声光报警箱，实现预警参数超限的声光报警提示。

系统具有辅助故障诊断功能，当系统井下设备中传感器发生断线、分站地址重码、传感器电源故障、交流电停电、信号中断等故障时，系统能够显示报警，系统还有自己的传输线智能管理功能，当系统监测到传输线发生局部短路时，系统软件会拟人进行区段分拆，以最捷径的方式找出短路支线并将其切断，控制中枢来自计算机中的系统软件。

系统数据存储采用数据库形式，实时数据每分钟存储1次，超限数据即时存储，增加了存储密度，方便检索、方便分析。系统采用国际标准的数据库存储结构，给用户二次开发预留了极大空间。系统采用TCP/IP和UDP通信协议，终端用户无论是通过局域网还是广域网，都可以方便地共享监测主机数据。系统通过设置网络文件夹的密码和数据库的密码来保障系统数据的安全。

系统发生故障时，分站将自动对系统进行测试诊断，并指出故障类型；对传输线缆的短路故障能够自动切除短路点；对显示及绘制参数曲线能够自动选择最佳绘图坐标值等。

1.4 监控系统架构及设备布置

系统由前端监控摄像机、中间传输线路（铜缆、光缆并用）和传输设备（光端机）、后端录像主机（内置大容量硬盘，录像保存周期≥30天）和液晶显示器构成。

该系统共布置20路视频监控点，其中井下14路、地表6路，并按不低于总用量的20%予以备用，数量为4台。井下具体地点为主扇、+110m水仓、+110m辅扇、+70m水仓、+50m涌水点、+10m水仓、+10m辅扇、-30m水仓、-30m中段入口、-10m中段入口、+10m中段入口、+40m岔口、+50中段入口、+160m中段入口。井下具体地点为主斜井硐口、副井入口、副井地磅、堆矿场入口、堆矿场出口、调度室。

系统的主控设备包括2台嵌入式录像主机和2台液晶显示器。录像主机采用全通道960H分辨率的机型，安装于机房操作台内；液晶显示器放置于操作台面。台面并配有鼠标用于录像主机的程序设置、画面切换、录像回放等功能操作。

因地表及井下的视频监控点分布颇为分散，且井下传输距离甚远，因此该系统采用电、光缆结合并用的方式，将各路视频信号传输至调度室的录像主机。

1.5 监控系统功能

1.5.1 全天候监视。调度值班人员于调度室监看各路视频画面，录像主机可设置单画面或多画面显示，通过操作鼠标对单画面进行局部无级电子放大。监看其他画面，只须用鼠标双击相应的画面框即可，满足日常监视的需要。

1.5.2 音、视频同步录制及回放。可设定录像主机对各视频信号和音频信号（若有）进行不间断的实时音、视频同步录制。视频录、放像每秒可达25帧，完全满足视频画面历史资料查询的实时回放要求。

1.5.3 定时录像设置。支持单画面或多画面定时录像的编程，具体可设置到某年某月某日某时某分，系统即开始自动启动录像。系统允许用户设定不同的参数，包括录像速度、报警后录像速度、录像时间、预报警录像时间等。用户可根据要求及现场情况自由设定上述不同参数，从而满足不同状况的需要。

1.5.4 视频动态检测报警。录像主机可将所监视的各部位图像画面设置为视频动态检测报警，当录像主机启动该功能后，系统将进行画面动态点检测，当目标的运动幅度处于系统灵敏度感知范围内，系统即把它视为入侵信号，从而实现视频动态检测报警，联动相关辅助设备工作。

1.5.5 多级权限操作设置。录像主机采用安全组件，具有多级权限设定功能。具有最高管理、操作权限的人员为下级人员设定不同的操作控制权，以录像主机各项功能为基础分配各个功能给下级人员，下级人员利用所拥有的用户名及密码进入软件界面，只可对已授权的功能项进行操作，操作非授权的功能项，系统将发出提示。

1.5.6 视频回放多模式检索。录像主机录制的音视频资料将以打包文档的形式，自动存储在相应的文件夹里，操作人员进行视频搜索时，只须选择如摄像机编号、日期、时间、录像类别的其中一种模式进行查找，就可很快地搜索出相应的资料。

1.5.7 网络监控及回放。系统支持多分控和录像资料共享，可将录像主机和分控电脑接入Ethernet，在录像主机上设置分控访问操作权限，局域网内的分控电脑即可以客户机的形式选择登录到哪一台服务站，从而实现监控系统的多分控及网络监视、查看的功能。

1.5.8 远程监控和手机监控。所选录像主机支持以PSTN、DDN、ISDN、ADSL等方式实现远程监控及手机监控。远程监控PC机或智能手机以客户端的身份凭合法密码登录到录像主机，从而接收多路实时视频图像。

1.5.9 图像抓拍存储。录像主机在进行正常显示的同时，还可同时进行录、放像且不影响回放的实时性及效果。当系统正处于录像或放像，值班人员依然可通过鼠标对当前显示的任意一个画面进行抓拍，且不影响录制的图像质量。抓拍的图像自动以JPG的格式存储在特定的文件夹里，查询时依据抓拍时间进行检索。

1.5.10 录像参数灵活调整。每路图像进行录像时，可通过功能项对选定的摄像机画面进行如画质、对比度、亮度、灰度等参数的设定，该功能项可对现场环境较差的画面进行录像质量的单独或总体调整，提高回放质量。

2 人员定位系统

2.1 系统原理

系统是集计算机软硬件、信息采集处理、无线数据传输、网络数据通信、自动控制等技术多学科综合应用为一体的自动识别信息技术产品。其原理是当佩戴有定位标示卡的人员在井下移动时，能被附近的读卡器自动识别并将此信号汇聚到传输分站，传输分站通过信息传输线缆将信号汇聚到系统总机进行分析呈现，从而实现目标的自动化管理。

该系统采用双向通信识别技术，能有效克服传统定位标识卡盲发碰撞造成的丢卡弊病，自带智能CPU的读卡器能识别自身所发信号是否已被读卡器所接收，理论上可做到百分之百不漏检。交互式通信方式不仅通信可靠、读卡器读卡速度快且节省电池消耗，经大量现场安装使用证明，是目前最为先进、可靠的定位系统。

2.2 系统架构及设备布置

该系统由系统主机、KJ106-F1型矿用传输（读卡）分站、KJ106-D型矿用读卡器、KJ106-J型矿用信息传输接口、KJ106-K型矿用定位标识卡、KJ106-IDM型标签管理机、MHYV系列矿用传输线缆以及KJ106型系统软件组成。

调度室内安装工控机2台（均安装KJ106型人员管理系统软件，实现双机热备）、液晶显示器2台、KJ106-J型矿用信息传输接口1台[配WXD101D/RS485型机房用线路避雷器（地表端）1个]、KJ106-IDM型标签管理机1台，并与监测监控系统共用声光报警箱、报表打印机等设备。

主斜井硐口安装KJ106-F1型矿用传输（读卡）分站1台[配KJ101-L型矿用线路避雷器（井下端）1台]及沿途读卡器7台，负责通过主副井口、+110m水仓、+150m岔口、+160m岔口的人员定位；+40m岔口安装KJ106-F1型矿用传输（读卡）分站1台及沿途读卡器7台，负责通过-10m中段、+10m中段、+40m岔口往+10m及-30m方向、+50m中段、90m斜坡道岔口的人員定位；-30m岔口安装KJ106-F1型矿用传输（读卡）分站1台及沿途读卡器5台，负责通过-10m安全出口、-30m中段的人员定位；+10m绞车室外安装KJ106-F1型矿用传输（读卡）分站1台及沿途读卡器4台，负责通过+10m绞车室往+10m采场方向、+10m水仓、+50m安全出口的人员定位。

与系统有关的所有通信电缆和供电电缆均采用标准矿用安标缆，接地引线采用揭西日产BVR双色多股软导线。

2.3 系统功能

2.3.1 查询功能。该系统能实现人员下井查询，包括个人查询、部门查询、时间段查询、运动轨迹查询等；月报表下井查询、区域人员查询、下井人员统计等。

2.3.2 报警功能。该系统可实时自主对异常情况以声光报警器的方式报警，其中包括人员下井超时报警、设备故障报警、紧急求救报警、区域超时报警、区域超员报警、危险区域报警等。

2.3.3 撤离功能。当矿井发生危险时，需要紧急撤离井下人员，值班员可发送紧急撤离命令及时通知须撤离人员撤离，向相关人员汇报并请专业矿山安全救护队进行通风、排险、急救。

3 结论

该系统自2014年4月建成并通过验收以来持续稳定为丁家山矿区服务，监测系统能实时有效地监测井下有毒有害气体含量并超量报警，监控系统能实时监控全矿区重要位置的场地安全；人员定位系统能同步读取人员出入井信息，使得地面人员能随时掌握井下人数及位置，井下人员在遇到险情时能及时报警求助并收到撤离指示，结合通讯联络、压风自救、供水施救、紧急避险系统真正实现井下井上的数字化安全互通，为地下矿山安全生产提供良好的条件。

参考文献

[1] 金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范（AQ2031-2011）[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2] 金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范（AQ2031-2011）[S].北京：中国标准出版社，2011.

作者简介：钱海（1989-），男，湖北武汉人，江苏省有色金属华东地质勘查局地质矿产专业助理工程师，研究方向：地质矿产。

（责任编辑：秦逊玉）